CC BY
42
Повышение безопасности работ при селективной отработке калийных пластов
короткими очистными забоями с частичной закладкой камер Сиренко Ю. Г.
Сиренко Юрий Георгиевич /Sirenko Yury Georgiyevich - кандидат технических наук, доцент, кафедра разработки месторождений полезных ископаемых,
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург
Аннотация: представлена информация об особенностях геологического строения пластов Старобинского месторождения, которое разрабатывает ОАО «Беларуськалий», рассмотрены существующие способы отработки II и III горизонта. Предложено два способа селективного доизвлечения запасов калийных руд с использованием коротких очистных забоев. При всех предложенных нами схемах выемки, отличающимися, в основном, порядком отработки слоев горизонтов, разрушенные породы разделяющего сильвинитовые слои галитового слоя, складируются с помощью простого высыпания из самоходного вагона на почву соседней отработанной камеры. Это позволяет не только значительно повысить безопасность работ, за счет уменьшения на 30 % вынимаемой мощности пласта оседания разрушающихся податливых или жестких целиков и, соответственно, земной поверхности, но и дает возможность работы под меньшей мощностью водозащитной толщи (ВЗТ).
Ключевые слова: короткие очистные забои, ОАО «Беларуськалий», очистная камера, верхний и нижний сильвинтовые слои, калийный пласт, селективная отработка.
Особенностью строения пластов, отрабатываемых в настоящее время на рудниках ОАО «Беларуськалий», является то, что они состоят из продуктивных слоев сильвинита мощностью до 1,5 м, разделенных прослоями галита. При использовании валовой технологии сильвинитовые слои извлекаются вместе с прослоем породы (галитом), объем которой составляет при очистной выемке до 30 % от выдаваемой на поверхность руды. Это приводит к значительным дополнительным затратам на транспортирование руды по горным выработкам, протяженностью в десятки километров, подъем ее на поверхность (до 1000 м) и переработку на обогатительной фабрике. Кроме того, увеличиваются площади отвалов и происходит «засоление» земельных угодий, ухудшается экологическая обстановка в регионе [1,
2].
На общей площади отработки II и III калийных горизонтов в условиях рудоуправлений Старобинского месторождения применяются, в основном, три системы разработки: камерная, при управлении кровлей с использованием ленточных целиков (жестких и податливых), столбовая, с управлением состоянием горного массива (УСГМ) полным обрушением кровли, и комбинированная [3].
Камерная система разработки с оставлением жестких целиков предусматривает оставление в выработанном пространстве целиков высокой несущей способности, в результате чего они не разрушаются горным давлением в зоне ведения очистных работ. Данная система может поменяться на всех без исключения участках месторождения; она является наиболее распространенной горной мерой охраны существующих, строящихся и проектируемых объектов на подрабатываемых территориях калийных рудников. Панели отрабатываются преимущественно односторонними блоками шириной 150 - 200 м, с расположением камер перпендикулярно панельным штрекам. Не исключается применение других апробированных схем ведения работ на панели. Расстояние между фронтами очистных работ в смежных блоках панели должно составлять не менее 50 м. Камеры состоят из одного, либо двух-трех очистных ходов, разделенных поддерживающими целиками.
Потери полезного ископаемого по ОАО «Беларуськалий» в 2013-2014 гг. составили от 43 до 60 % при столбовой системе разработки и до 80 % при камерной системе разработки с жесткими целиками. В среднем по горизонту потери составили 51 %.Столь высокий уровень потерь и разубоживание руды заставляют постоянно вести разработку новых технологических схем по выемке Третьего калийного горизонта. Одним из основных резервов по повышению коэффициента извлечения руды из недр, является уменьшение потерь в межпанельных целиках, а также в межтрековых целиках (возможно, за счет уменьшения количества подготовительных выработок). Вторым и наиболее перспективным направлением решения данной проблемы является селективная выемка Третьего пласта камерной системой разработки.
В условиях Старобинского месторождения столбовые системы разработки позволяют вести селективную выемку калийных слоев (что значительно снижает стоимость обогащения руды), но по основным техникоэкономическим показателям участка уступают камерным системам. Так, например, участковая себестоимость добычи полезных ископаемых проходческо-добычными комплексами может быть в два раза меньше, чем при использовании механизированных комплексов. Коэффициент извлечения при использовании длинно-столбовых систем разработки обычно на 10-30% больше, чем при камерных системах. На Старобинском месторождении данный параметр пока сопоставим для камерных и длинно-столбовых систем разработки. Это вызвано тем, что для слоевой выемки необходимо обеспечивать определенное состояние панельных выработок, что достигается за счет оставления широких целиков. Сложные схемы подготовки, когда для эксплуатации одной панели проходится до 15 подготовительных выработок, обуславливают
необходимость оставления междуштрековых целиков, суммарная ширина которых иногда превосходит ширину охранных целиков. Взаимовлияние работ в слоях также значительно снижает эффективность добычи калийных солей и на Третьем горизонте [3].
Известно, что отработка участков ограниченных размеров длинными столбами экономически не эффективна. В то же время применение камерной системы разработки в виде ранее применяемых вариантов нецелесообразно с точки зрения потерь полезного ископаемого и качества руды. Применение селективной выемки, даже при камерной системе разработки, позволит достичь сравнимых и даже более высоких технологических и экономических показателей, чем при столбовой системе разработки.
Нами были разработаны несколько схем селективной выемки мощных калийных пластов при камерной системе разработки с использованием высокопроизводительного проходческого комбайна Continuous Miner Model 30 M BLR компании Joy Mining Machinery [4].
В первом случае отработку запасов блока камерами ведут добычным комбайном избирательного действия из заезда на всю длину камеры, начиная с верхнего слоя сильвинита при одновременном креплении кровли анкерами, а отработанный галит используют в качестве закладочного материала для полной закладки им части камер, в зависимости от мощности слоя галита, коэффициента его разрыхления, с чередованием заложенных и незаложенных камер [6, 7].
Во втором случае отработку камер ведут вначале добычным комбайном избирательного действия из заезда, вынимая средний слой галита, затем одновременно отрабатывают верхний и нижний слои сильвинита комбайном бурового типа, а отработанный галит также используют в качестве закладочного материала для закладки им части камер, в зависимости от мощности галита и коэффициента его разрыхления, с чередованием заложенных и незаложенных камер [5].
Принимая во внимание то, что часть отбитой породы (галита) не выдается на поверхность, повышается содержание KCI (сильвинита) в руде, поступающей на обогатительную фабрику. Тем самым сокращается фактическая площадь складирования отвалов и достигается экономический эффект не только от нетранспортирования галита по транспортной сети рудника от забоев до породных отвалов, но и экологический [1].
Все это позволяет не только значительно повысить безопасность работ за счет уменьшения на 30 % вынимаемой мощности пласта (частичной закладки), оседания разрушающихся податливых или жестких целиков, и, соответственно, земной поверхности, но и возможность работы под меньшей требуемой мощностью водозащитной толщи (ВЗТ). Тем самым уменьшается и риск затопления калийных рудников.
Литература
1. Смычник А. Д., Богатов Б. А., Шемет С. Ф., «Технология и механизация разработки калийных месторождений», респ. Беларусь, Минск, Юнипак, 2005, 247 с.
2. Геология и петрография калийных солей Белоруссии. Минск: Наука и техника, 1969, 367 с.
3. Нормативные и методические документы по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. / Белхимнефтепром. Солигорск-Минск, 1995, 214 с.
4. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.bucyrus.com/pdf/underground/Un-A-Hauler.pdf.
5. Организация селективной выемки мощных калийных пластов при камерной системе разработки, Ю. Г. Сиренко, А. Г.Протосеня и др. «Записки горного института. Современные проблемы горной науки», СПб, 2007, т. 172, с. 113-116.
6. Способ разработки мощных калийных пластов, патент RU № 2310074 10/11/2007. / Ю. Г.Сиренко и др., Бюл. № 31.
7. Способ разработки мощных калийных пластов, патент RU № 2254472, 20.06.2005, Ю. Г. Сиренко, С. Л. Блохин, Е. Р. Ковальский, И. В. Плескунов, Д. В. Уразов., Бюл. 17.
